ETEC MARTIN LUTHER KINGCURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA    DIEGO HIDEKI SHIBATA   ESTEIRA SELECIONADORA         SÃO PAULO     ...
Sumário:1. Transmissão Mecânica: ............................................................................................
1. Transmissão Mecânica:1.1. Esquema:1.2. Identificação:      M = motor elétrico trifásico (900 RPM e 8 polos);      I, ...
1.3. Considerações:       Primeiramente houve uma tentativa de se realizar essa transmissão com apenasum par de polias e u...
3. Circuito Pneumático:3.1. Esquema:3.2. Identificação:        A1 = Acionamento da válvula direcional 1 (via CLP);      ...
4. Programação do CLP:4.1. Endereçamento:4.1.1. Entradas:       Botão para ligar a esteira = I1;       Botão para deslig...
4.2. Diagrama Ladder:                        7
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5. Memorial de Cálculos:5.1. Dados Gerais Adotados:a) Peso máximo sobre a esteira:b) Coeficiente de atrito entre o materia...
f) Diâmetros primitivos das ECDR’s:g) Diâmetro dos roletes:5.2. Cálculo do Motor:a) Cálculo da força tangencial no rolete ...
c) Cálculo da potência mínima necessária no rolete   :d) Cálculo do rendimento global:e) Cálculo da potência mínima do mot...
f) Seleção do motor:                      ;      Trifásico;      8 polos                 ;      Classe de proteção: IP...
b) Diagrama de forças no par 1 e 2 de ECDR’s:Onde:       1 = ECDR1;       2 = ECDR2;         = Força radial na ECDR1;  ...
c) Cálculo da força tangencial em 1       :d) Cálculo da força radial em 1       :e) Cálculo da força resultante na ECDR 1...
f) Cálculo das forças para ECDR 2:       Como a ECDR 2 engrena com a ECDR 1, teremos que:           = 4kgf5.3.2. Cálculo d...
b) Diagrama de forças no par 3 e 4 de ECDR’s:Onde:       3 = ECDR3;       4 = ECDR4;         = Força radial na ECDR3;  ...
c) Cálculo da força tangencial em 3 (        ):                        Pois, 2, I e 3 giram juntos.       Logo:d) Cálculo ...
f) Cálculo das forças para ECDR4:       Como a ECDR4 engrena com a ECDR3, logo teremos que:5.3.3. Definição do módulo para...
b) Cálculo do Passo (P) de 1:c) Cálculo da Espessura (E) dos Dentes de 1:d) Cálculo dos Vãos (V) dos Dentes de 1:e) Cálcul...
f) Cálculo do Dedendum (hd) de 1:g) Cálculo da Largura (L) dos Dentes de 1:h) Cálculo da Altura (H) dos Dentes de 1:i) Cál...
j) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 1:k) Cálculo do Número de Dentes (z) de 2:l) Cálculo das Dimensões dos Dentes de 2:...
m) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 2:n) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 2:5.3.5. Dimensionamento do par 3 e 4:a) C...
c) Cálculo da Espessura (E) dos Dentes de 3:d) Cálculo dos Vãos (V) dos Dentes de 3:e) Cálculo do Adendum (ha) de 3:f) Cál...
h) Cálculo da Altura (H) dos Dentes de 3:i) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 3:j) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 3...
l) Cálculo das Dimensões dos Dentes de 4:       Como as ECDR’s 3 e 4 se engrenam, teremos que:m) Cálculo do Diâmetro Exter...
5.4. Cálculo dos Rolamentos:5.4.1. Rolamentos do eixo II: (apoios C e D):5.4.1.1. Estudos Iniciais:a) Esquema de forças no...
b) Deduções de Resistência dos Materiais:          Por L1 ser igual a L2, teremos que:          Adotando                  ...
Teremos que:   Adotando        , teremos que:b) Cálculo da capacidade de carga dinâmica (C):   Consultando-se tabelas para...
Por meio do código, chega-se às dimensões dos rolamentos:                5.4.2. Rolamentos do eixo III: (apoios E e F)...
b)Deduções de Resistência dos Materiais:          Por L3 ser igual a L4, teremos que:    Adotando                       , ...
Teremos que:   Adotando        , teremos que:b) Cálculo da capacidade de carga dinâmica (C):   Consultando-se tabelas para...
Por meio do código, chega-se às dimensões dos rolamentos:            5.5. Cálculo dos Eixos:5.5.1. Cálculo do diâmetro...
6. Bibliografia:      VASKEVICIUS, Marcos. Elementos de Máquinas.7. Sitegrafia:      http://www.nsk.com.br/2_1_1_RolFixo...
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  1. 1. ETEC MARTIN LUTHER KINGCURSO TÉCNICO EM MECATRÔNICA DIEGO HIDEKI SHIBATA ESTEIRA SELECIONADORA SÃO PAULO JUNHO DE 2012 1
  2. 2. Sumário:1. Transmissão Mecânica: ............................................................................................................3 1.1. Esquema: ...........................................................................................................................3 1.2. Identificação: .....................................................................................................................3 1.3. Considerações: ..................................................................................................................42. Circuito Elétrico: ......................................................................................................................4 2.1. Esquema: ...........................................................................................................................4 2.2. Identificação: .....................................................................................................................43. Circuito Pneumático: ................................................................................................................5 3.1. Esquema: ...........................................................................................................................5 3.2. Identificação: .....................................................................................................................54. Programação do CLP: ..............................................................................................................6 4.1. Endereçamento: .................................................................................................................6 4.1.1. Entradas: .....................................................................................................................6 4.1.2. Saídas: ........................................................................................................................6 4.2. Diagrama Ladder: ..............................................................................................................75. Memorial de Cálculos: ...........................................................................................................10 5.1. Dados Gerais Adotados: ..................................................................................................10 5.2. Cálculo do Motor: ...........................................................................................................11 5.3. Cálculo das ECDR’s:.......................................................................................................13 5.3.1. Cálculo das forças no par 1 e 2 de ECDR’s: .............................................................13 5.3.2. Cálculo das forças no par 3 e 4: ................................................................................16 5.3.3. Definição do módulo para as engrenagens: ..............................................................19 5.3.4. Dimensionamento do par 1 e 2: ................................................................................19 5.3.5. Dimensionamento do par 3 e 4: ................................................................................23 5.4. Cálculo dos Rolamentos: .................................................................................................27 5.4.1. Rolamentos do eixo II: (apoios C e D) .....................................................................27 5.4.2. Rolamentos do eixo III: (apoios E e F): ....................................................................30 5.5. Cálculo dos Eixos: ...........................................................................................................33 5.5.1. Cálculo do diâmetro mínimo dos eixos: ...................................................................336. Bibliografia: ...........................................................................................................................347. Sitegrafia: ...............................................................................................................................34 2
  3. 3. 1. Transmissão Mecânica:1.1. Esquema:1.2. Identificação:  M = motor elétrico trifásico (900 RPM e 8 polos);  I, II e III* = eixos;  A, B, C, D, E, F, G e H = mancais de rolamento de uma carreira de esferas;  1, 2, 3 e 4 = ECDR’s** (menor custo e nenhuma força axial);  ET = esteira transportadora de lençol de borracha;  RL = rolete motriz da esteira (rolete movido ocultado);  P = acoplamento;  CE = caixa de transmissão (fundida);  PI = parede intermediária da CE.* III = Ponta de eixo do rolete da esteira** ECDR’s = Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos 3
  4. 4. 1.3. Considerações: Primeiramente houve uma tentativa de se realizar essa transmissão com apenasum par de polias e uma correia trapezoidal. Porém, verificou-se que essa hipótese nãogeraria um conjunto compacto e eficiente. Assim, optou-se por uma caixa de ECDR’s com dois pares de engrenagens,usando-se um acionamento por motor elétrico flangeado na parede da caixa do redutor.2. Circuito Elétrico:2.1. Esquema:2.2. Identificação:  1 = Tomada (tensão alternada);  2 = Interruptor;  3 = Fonte (retificação e regulação da tensão de alimentação do CLP);  4 = CLP;  B1 = Botão para ligar a esteira;  B2 = Botão para desligar a esteira;  S1 = Sensor para material metálico (sensor indutivo);  S2 = Sensor para material plástico. 4
  5. 5. 3. Circuito Pneumático:3.1. Esquema:3.2. Identificação:  A1 = Acionamento da válvula direcional 1 (via CLP);  A2 = Acionamento da válvula direcional 2 (via CLP);  B = Compressor;  C = Unidade de conservação;  D = Válvula direcional 1;  E = Válvula direcional 2;  F = Atuador linear 1 (simples ação com retorno por mola);  G = Atuador linear 2 (simples ação com retorno por mola). 5
  6. 6. 4. Programação do CLP:4.1. Endereçamento:4.1.1. Entradas:  Botão para ligar a esteira = I1;  Botão para desligar a esteira = I2;  Sensor para material metálico = I3;  Sensor para material plástico = I4.4.1.2. Saídas:  Atuador linear pneumático 1 = Q1;  Atuador linear pneumático 2 = Q2;  Motor da esteira = Q3;  Temporizador 1 de 5s = T1;  Temporizador 2 de 5s = T2. 6
  7. 7. 4.2. Diagrama Ladder: 7
  8. 8. 8
  9. 9. 9
  10. 10. 5. Memorial de Cálculos:5.1. Dados Gerais Adotados:a) Peso máximo sobre a esteira:b) Coeficiente de atrito entre o material a ser selecionado e a esteira:c) Rotação de entrada:d) Rotação de saída:e) Relações de transmissão: 10
  11. 11. f) Diâmetros primitivos das ECDR’s:g) Diâmetro dos roletes:5.2. Cálculo do Motor:a) Cálculo da força tangencial no rolete motriz:b) Cálculo do torque no rolete motriz : 11
  12. 12. c) Cálculo da potência mínima necessária no rolete :d) Cálculo do rendimento global:e) Cálculo da potência mínima do motor : 12
  13. 13. f) Seleção do motor:  ;  Trifásico;  8 polos ;  Classe de proteção: IP545.3. Cálculo das ECDR’s:5.3.1. Cálculo das forças no par 1 e 2 de ECDR’s:a) Torque na ECDR 1 : 13
  14. 14. b) Diagrama de forças no par 1 e 2 de ECDR’s:Onde:  1 = ECDR1;  2 = ECDR2;  = Força radial na ECDR1;  = Força radial na ECDR2;  = Força tangencial na ECDR1;  = Força tangencial na ECDR2;  = Força resultante na ECDR1;  = Força resultante na ECDR2;  = sentido de rotação da ECDR1;  = sentido de rotação da ECDR2. 14
  15. 15. c) Cálculo da força tangencial em 1 :d) Cálculo da força radial em 1 :e) Cálculo da força resultante na ECDR 1 ( ): 15
  16. 16. f) Cálculo das forças para ECDR 2: Como a ECDR 2 engrena com a ECDR 1, teremos que: = 4kgf5.3.2. Cálculo das forças no par 3 e 4:a) Cálculo do torque na ECDR3 ( ): Se: Logo: 16
  17. 17. b) Diagrama de forças no par 3 e 4 de ECDR’s:Onde:  3 = ECDR3;  4 = ECDR4;  = Força radial na ECDR3;  = Força radial na ECDR4;  = Força tangencial na ECDR3;  = Força tangencial na ECDR4;  = Força resultante na ECDR3;  = Força resultante na ECDR4;  = sentido de rotação da ECDR3;  = sentido de rotação da ECDR4. 17
  18. 18. c) Cálculo da força tangencial em 3 ( ): Pois, 2, I e 3 giram juntos. Logo:d) Cálculo da força radical em 3 ( ):e) Cálculo da força resultante da ECDR3 ( ): 18
  19. 19. f) Cálculo das forças para ECDR4: Como a ECDR4 engrena com a ECDR3, logo teremos que:5.3.3. Definição do módulo para as engrenagens: Considerando dois aspectos, a saber:  que os valores de forças atuantes nas engrenagens são relativamente baixos (o maior deles é );  e que o número mínimo de dentes nas ECDR’s menores (1 e 3) deverá ser maior ou igual a 12 dentes. Adotaremos o módulo padrão DIN 780 cujo valor será igual a 5mm. Logo:5.3.4. Dimensionamento do par 1 e 2:a) Cálculo do Número de Dentes (z) de 1: 19
  20. 20. b) Cálculo do Passo (P) de 1:c) Cálculo da Espessura (E) dos Dentes de 1:d) Cálculo dos Vãos (V) dos Dentes de 1:e) Cálculo do Adendum (ha) de 1: 20
  21. 21. f) Cálculo do Dedendum (hd) de 1:g) Cálculo da Largura (L) dos Dentes de 1:h) Cálculo da Altura (H) dos Dentes de 1:i) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 1: 21
  22. 22. j) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 1:k) Cálculo do Número de Dentes (z) de 2:l) Cálculo das Dimensões dos Dentes de 2: Como as ECDR’s 1 e 2 se engrenam, teremos que: 22
  23. 23. m) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 2:n) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 2:5.3.5. Dimensionamento do par 3 e 4:a) Cálculo do Número de Dentes (z) de 3:b) Cálculo do Passo (P) de 3: 23
  24. 24. c) Cálculo da Espessura (E) dos Dentes de 3:d) Cálculo dos Vãos (V) dos Dentes de 3:e) Cálculo do Adendum (ha) de 3:f) Cálculo do Dedendum (hd) de 3:g) Cálculo da Largura (L) dos Dentes de 3: 24
  25. 25. h) Cálculo da Altura (H) dos Dentes de 3:i) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 3:j) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 3:k) Cálculo do Número de Dentes (z) de 4: 25
  26. 26. l) Cálculo das Dimensões dos Dentes de 4: Como as ECDR’s 3 e 4 se engrenam, teremos que:m) Cálculo do Diâmetro Externo (De) de 4:n) Cálculo do Diâmetro Interno (Di) de 4: 26
  27. 27. 5.4. Cálculo dos Rolamentos:5.4.1. Rolamentos do eixo II: (apoios C e D):5.4.1.1. Estudos Iniciais:a) Esquema de forças no eixo II:Onde:  C e D = mancais de rolamento;  = Força radial no eixo II;  e = Reações verticais nos rolamentos C e D;  e = Forças de reação nos rolamentos C e D;  e = distâncias de ao centro de cada rolamento ( ). 27
  28. 28. b) Deduções de Resistência dos Materiais: Por L1 ser igual a L2, teremos que: Adotando , teremos que:c) Estudo das reações e nos rolamentos: Há esforço somente no sentido radial do rolamento. Assim, não há esforço no sentidoaxial.d) Estudo da carga atuante sobre os rolamentos: A carga sobre os rolamentos é dinâmica, porque o eixo movimenta-se a mais de 20RPM (100 RPM). Desse modo, utilizar-se-á o formulário para dimensionamento de rolamentosa cargas dinâmicas.5.4.1.2. Dimensionamento dos rolamentos do eixo II: (apoios C e D):a) Cálculo da carga dinâmica equivalente (P): Se:  (em cada rolamento);  (zero). 28
  29. 29. Teremos que: Adotando , teremos que:b) Cálculo da capacidade de carga dinâmica (C): Consultando-se tabelas para valores de e teremos que:  (para aplicações com engrenagens universais);  (para ). Logo:c) Seleção do código e das dimensões dos rolamentos C e D: Pesquisando-se em tabelas de rolamentos, a partir do valor da capacidade de cargadinâmica (C), obtemos que:  Código dos rolamentos = 6200 (rolamentos fixos de uma carreira de esferas). 29
  30. 30. Por meio do código, chega-se às dimensões dos rolamentos:    5.4.2. Rolamentos do eixo III: (apoios E e F):5.4.2.1. Estudos Iniciais:a)Esquema de forças no eixo III:Onde:  E e F = mancais de rolamento;  = Força radial no eixo III;  e = Reações verticais nos rolamentos C e D;  e = Forças de reação nos rolamentos C e D;  e = distâncias de ao centro de cada rolamento ( ). 30
  31. 31. b)Deduções de Resistência dos Materiais: Por L3 ser igual a L4, teremos que: Adotando , teremos que:c) Estudo das reações e nos rolamentos: Há esforço somente no sentido radial do rolamento. Assim, não há esforço no sentidoaxial.d)Estudo da carga atuante sobre os rolamentos: A carga sobre os rolamentos é dinâmica, porque o eixo movimenta-se a mais de 20RPM (100 RPM). Desse modo, utilizar-se-á o formulário para dimensionamento de rolamentosa cargas dinâmicas.5.4.2.2. Dimensionamento dos rolamentos do eixo III: (apoios E e F):a) Cálculo da carga dinâmica equivalente (P): Se:  (em cada rolamento);  (zero). 31
  32. 32. Teremos que: Adotando , teremos que:b) Cálculo da capacidade de carga dinâmica (C): Consultando-se tabelas para valores de e teremos que:  (para aplicações com engrenagens universais);  (para ). Logo:c) Seleção do código e das dimensões dos rolamentos E e F: Pesquisando-se em tabelas de rolamentos, a partir do valor da capacidade de cargadinâmica (C), obtemos que:  Código dos rolamentos = 6200 (rolamentos fixos de uma carreira de esferas). 32
  33. 33. Por meio do código, chega-se às dimensões dos rolamentos:    5.5. Cálculo dos Eixos:5.5.1. Cálculo do diâmetro mínimo dos eixos: Por se tratar de habitação profissional específica de um Engenheiro Mecatrônico(CREA), esse cálculo não será efetuado, porém segue abaixo o formulário necessário: Onde:  = diâmetro externo mínimo do eixo (mm);  = fator de forma (b =1 eixo maciço);  momento ideal (kgf mm);  = tensão admissível do material adotado para o eixo (kgf/ ). Lembrando que:  momento fletor máximo (kgf );  = momento torçor máximo (kgf );  a = coeficiente de ajuste (tabelado). 33
  34. 34. 6. Bibliografia:  VASKEVICIUS, Marcos. Elementos de Máquinas.7. Sitegrafia:  http://www.nsk.com.br/2_1_1_RolFixo.asp  http://www.lojaderolamentos.com.br/rolamentos/6200-zz-nsk.html  http://www.materialeletrico.net/index.php?link=material_eletrico&sensores&sensores_ plasticos&submenu=17  http://www.sensordobrasil.com.br/produto.php?categoria=5  http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/661 34

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